探秘rhino 产品三维设计进阶必读

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1、第1章什么是NURBS-第1章什么是NURBS1.1Rhino建模与NURBS方法自20世纪40年代发明电子计算机以来，人类就一直试图在生产和生活的各个领域充分发挥它的计算优势，提高工作、生活的效率和质量。电子计算机是建立在电子电路的基础上，以二进制数字为语言进行计算的装置，它的优势在于计算速度快，计算精度高，尤其适合需要大量运算的领域应用。在各种工程领域，例如机械、车辆、航空航天、建筑、桥梁等，其工程设计中往往需要进行大量的分析和计算，如各种力学、振动、空气动力、热分析等，因此，工程设计领域是最早应用计算机作为设计工具的领域之一。随着计算机硬件、计算机图形

2、学的迅速发展，目前，计算机作为辅助工具已经应用到了设计（ComputerAidedDesign，CAD）、分析（ComputerAidedEngineering，CAE）、制造（ComputerAidedManufacturing，CAM）等工程领域的各个环节。其中在形态设计方面，鼠标、键盘、手绘板等人机交互工具取代了圆规、丁字尺和描图笔，显示器和打印机取代了硫酸纸和蓝图。目前，在产品设计和生产的所有领域都已经实现了无纸化，全部设计工作均可以由数码来完成。设计工具的进化大大提高了设计人员的工作效率，同时也在很大程度上拓展了设计人员的想象力和创造性空间。在工业

3、设计领域，设计人员的很大一部分工作是处理线条、体量、比例等外观形态以及材质外观效果，他们需要的是灵活、交互的形态设计工具和逼真的产品效果展示工具。目前，有许多计算机辅助设计工具都能够满足这一要求，Rhinoceros®就是其中之一。Rhinoceros®（以下简称Rhino）是一款由美国RobertMcNeel&Associate（以下简称McNeel）开发的辅助设计软件，其主要的功能目标是辅助设计师进行更自由的产品、建筑等形态方面的设计。它的核心是NURBS曲线曲面理论，它的点、线、面、体的建模指令都是建立在这个核心和相关算法的基础之上的。Rhino所建立

4、的模型，是存储在计算机内的一系列数据，这些数据代表点、线、面、体等各种造型要素，并通过特定的图形算法计算显示在屏幕上。NURBS曲线曲面理论的发展源自工程设计领域，自20世纪60年代至80年代，理论发展逐渐成熟并在计算机辅助设计领域投入商业应用，Rhino就是在此基础上开发并逐渐完善起来的。1992年，McNeel与AG（AppliedGeometry）合作，负责将AG的一个NURBS几何算法库AGLib整合到AutoCAD中，同年McNeel与AG达成协议共同开发AutoCAD的NURBS模块AccuModel。1993年，McNeel完全接手开发工作，并

5、于当年11月完成了阶段性成果Sculptura2，并给它起了一个外号叫Rhinoceros。1994年，McNeel与AG达成协议，McNeel获得许可使用AGLib，AG公司负责升级和维护，并于当年发布了Rhino的测试版本，1994年8月，McNeel正式将Sculptura命名为Rhinoceros，并注册了商标。199417第1章什么是NURBS-年11月，Alias公司正式收购了AG公司，1995年1月，McNeel接受AG对AGLib最后一次的升级维护。1998年10月，Rhino1.0版本正式发布，1999年1月，升级为1.1版本，2000年8

6、月，发布Rhino2.0测试版和Flamingo渲染器，2001年9月，正式发布Rhino2.0版本。Rhino2.0使用了AGLib中的技术，而McNeel使用AGLib的许可到2002年底到期，因而McNeel开发了新的核心并于2003年1月发布了包含新核心的Rhino3.0版本，经过几年的不断升级完善，于2007年1月发布了Rhino4.0版本，于2012年发布Rhino5.0版本。http://wiki.mcneel.com/rhino/rhinohistory．1.2NURBS发展简史NURBS是NonUniformRationalB-Spline

7、s的首字母缩写，全称为“非均匀有理B样条”，是一种在计算机辅助几何设计CAGD（ComputerAidedGeomeryDesign）中表达曲线、曲面的数学方法。图1.1样条在使用计算机进行辅助设计之前，设计人员使用绘图笔、丁字尺、圆规、三角板、曲线尺等工具在纸面上描绘设计图纸，应用画法几何和系列的工程制图的方法表达产品的尺寸、结构、装配等。画法几何使用3个互相垂直方向的平行投影来表达产品结构，这种表达方式适合表达方体、圆体以及有明确边界线的物体，对于二次圆锥曲线以外复杂曲线曲面的表达则力不从心。因此产品的设计常常采用最简单的几何形体进行设计，产品的形态以直

8、线、多边形、圆、椭圆为主。而在实际工程应用中，如果需